ISO 9169:2006
(Main)Air quality — Definition and determination of performance characteristics of an automatic measuring system
Air quality — Definition and determination of performance characteristics of an automatic measuring system
ISO 9169:2006 provides definitions and specifies methods to determine performance characteristics of an identified automatic air quality measuring system. Tests are carried out under stable laboratory conditions or field conditions. The automatic measuring system is considered as a black box operated according to specified procedures. ISO 9169:2006 applies to measuring systems for which the following information is available: a description of the automatic measuring system providing the result of measurement in the physical unit of the measurand; operating procedures of the automatic measuring system including, where appropriate, the procedures of routine adjustment, routine verification and calibration; terms of reference for the test program specifying the client requirements and test conditions. ISO 9169:2006 applies to measuring systems for which it is possible to apply several reference materials with accepted values with known uncertainty for the measurand, within the range of application. ISO 9169:2006 does not specify the number of automatic measuring systems to be tested.
Qualité de l'air — Définition et détermination des caractéristiques de performance d'un système automatique de mesure
L'ISO 9169:2006 fournit des définitions et spécifie des méthodes pour déterminer les caractéristiques de performance d'un système automatique de mesure de la qualité de l'air identifié. Les essais sont effectués dans des conditions stables de laboratoire ou sur site. Le système automatique de mesure est considéré comme une boîte noire fonctionnant selon des modes opératoires spécifiés. L'ISO 9169:2006 s'applique aux systèmes de mesure pour lesquels les informations suivantes sont disponibles: une description du système automatique de mesure qui fournit le résultat du mesurage dans l'unité physique du mesurande; les modes opératoires du système automatique de mesure y compris, le cas échéant, les modes opératoires d'ajustage de routine, de vérification de routine et d'étalonnage; le cahier des charges pour le programme d'essais spécifiant les exigences du client et les conditions d'essai. L'ISO 9169:2006 s'applique aux systèmes de mesure pour lesquels il est possible d'appliquer plusieurs matériaux de référence ayant des valeurs acceptées dont l'incertitude du mesurande est connue, dans la plage d'application. L'ISO 9169:2006 ne spécifie pas le nombre de systèmes automatiques de mesure à soumettre à essai.
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STANDARD 9169
Second edition
2006-07-01
Air quality — Definition and
determination of performance
characteristics of an automatic
measuring system
Qualité de l'air — Définition et détermination de caractéristiques de
performance d'un système automatique de mesurage
Reference number
ISO 9169:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 9169:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions. 1
2.1 General terms. 1
2.2 Performance characteristics . 5
3 Symbols and abbreviated terms . 7
4 Terms of reference of the test programme .9
5 Performance characteristics . 10
5.1 Basic requirements. 10
5.2 Performance characteristics under laboratory conditions . 11
5.3 Performance characteristics under field conditions. 11
6 Test methods. 11
6.1 General requirements. 11
6.2 Requirements on the testing laboratory. 12
6.3 Response time and minimum averaging time under stable laboratory conditions. 12
6.4 Repeatability, lack of fit and limit of detection under stable laboratory conditions. 14
6.5 Repeatability of the calibration method specified in the terms of reference under stable
laboratory conditions . 20
6.6 Drift under stable laboratory conditions . 20
6.7 Sensitivity coefficients of interferent influence quantities under stable laboratory
conditions. 21
6.8 Sensitivity to external influence quantities under stable laboratory conditions . 22
6.9 Standard deviation of paired measurements under field conditions. 23
6.10 Drift under field conditions. 24
6.11 Availability under field conditions . 24
7 Test report . 24
Annex A (informative) Examples . 26
Bibliography . 31
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ISO 9169:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 9169 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 4, General
aspects.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 9169:1994), of which it constitutes a technical
revision, and ISO 6879:1995.
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ISO 9169:2006(E)
Introduction
In this International Standard, automatic air quality measuring systems are considered as black boxes
operated according to specified procedures as described in the terms of reference given by the client to the
laboratory performing the tests aiming at determining performance characteristics selected by the client for
each automatic measuring system.
This International Standard specifies definitions and methods to determine performance characteristics of
automatic air quality measuring systems. This is done for most performance characteristics under steady
laboratory conditions so as to have available data on clearly defined characteristics, based on specified
conditions that can be adjusted and maintained in laboratory. This is also done under field conditions for a few
performance characteristics for which field testing provide relevant additional information.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 9169:2006(E)
Air quality — Definition and determination of performance
characteristics of an automatic measuring system
1 Scope
This International Standard provides definitions and specifies methods to determine performance
characteristics of an identified automatic air quality measuring system. Tests are carried out under stable
laboratory conditions or field conditions. The automatic measuring system is considered as a black box
operated according to specified procedures.
This International Standard applies to measuring systems for which the following information is available:
⎯ a description of the automatic measuring system providing the result of measurement in the physical unit
of the measurand;
⎯ operating procedures of the automatic measuring system including, where appropriate, the procedures of
routine adjustment, routine verification and calibration;
⎯ terms of reference for the test program specifying the client requirements and test conditions.
This International Standard applies to measuring systems for which it is possible to apply several reference
materials with accepted values with known uncertainty for the measurand, within the range of application.
This International Standard does not specify the number of automatic measuring systems to be tested.
NOTE 1 The number of automatic measuring systems is specified by the client in the terms of reference.
NOTE 2 The list of performance characteristics in this document is limited. Additional performance characteristics can
be specified by the client in the terms of reference, if appropriate.
2 Terms and definitions
[1]
For the purpose of this document, the following terms and definitions apply. Definitions taken from VIM are
generally kept identical. Some definitions have been adapted from VIM to take into account the specific
wordings of the present International Standard.
2.1 General terms
2.1.1
measuring system
complete set of measuring instruments and other equipment with operating procedures to carry out specified
air quality measurements
NOTE 1 Adapted from VIM:1993, 4.5.
NOTE 2 In general, a measuring system encompasses the different steps of the measurement process, such as taking
the sample, the analytical quantification, etc.
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ISO 9169:2006(E)
2.1.2
automatic measuring system
AMS
measuring system interacting with the air under investigation, returning an output signal proportional to the
physical unit of the measurand in unattended operation
NOTE The air under investigation includes, e.g. ambient air and emissions.
2.1.3
continuous automatic measuring system
automatic measuring system providing a continuous signal upon continuous interaction with the air mass
under investigation
2.1.4
discontinuous automatic measuring system
automatic measuring system providing a series of discrete signals
NOTE Each discrete signal corresponds to the averaging time for field operation specified in the terms of reference.
2.1.5
adjustment
〈automatic measuring system〉 operation of bringing an automatic measuring system into a state of
performance suitable for its use
NOTE 1 Adapted from VIM:1993, 4.30.
NOTE 2 Adjustment may be automatic, semi-automatic or manual.
2.1.6
primary result of measurement
result of measurement produced by an automatic measuring system measuring the measurand over the
shortest period of time for which valid measurements can be obtained and used by the automatic measuring
system to calculate the result of measurement over the specified averaging period for routine field operations
of the automatic measurement system
NOTE For continuous automatic measurement systems, primary results of measurement are typically obtained for
time periods of 1 s to 100 s, while the typical averaging time is 1 h in ambient air measurements and 30 min in emission
measurements. For discontinuous automatic measuring systems, one primary measurement result is typically obtained for
a cycle of a few minutes.
2.1.7
time interval for the primary measurement result
shortest period of time for which valid measurements can be obtained and used by the automatic measuring
system to calculate the measurement result over the specified averaging period during routine functioning of
the automatic measurement system
2.1.8
averaging time
minimum time interval equal to a stated multiple of the response time
NOTE See 6.3.1.
2.1.9
averaging time for field operation
time interval used by the automatic measuring system to produce routine results of measurement under
normal (or envisaged) field operations
NOTE 1 Examples of averaging time for field operations are half an hour for emission measurements and one hour for
ambient air measurements.
NOTE 2 The averaging time for field operation may be too long to be used during laboratory tests. Therefore, an
averaging time for laboratory test (2.1.10) is defined and specified.
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2.1.10
averaging time for laboratory test
time interval used for laboratory test and specified in such a way that
⎯ the duration of the test is limited to minimize the possible drift effect during the test as well as the cost of
the test;
⎯ all conditions and influences may be considered as equal under steady laboratory conditions (e.g.
insignificant drift effects);
⎯ the number of primary results of measurement collected over the averaging time is equal to the number of
primary results of measurement collected over the intended averaging time for routine field operations.
NOTE See 6.4.1.
2.1.11
measurand
particular quantity subject to measurement
[VIM:1993, 2.6]
NOTE In the field of air quality, the measurand is, e.g. the mass concentration of particulate matter or SO in air.
2
2.1.12
interferent
interfering substance
substance present in the air mass under investigation, other than the measurand, that affects the response
2.1.13
influence quantity
quantity that is not the measurand but that affects the result of measurement (VIM:1993, 2.7), either an
interferent influence quantity (i.e. the concentration of a substance in the air under investigation that is not the
measurand), or an external influence quantity (i.e. a quantity that is not the measurand nor the concentration
of a substance in the air mass under investigation)
EXAMPLE Examples include:
⎯ presence of interfering gases in the flue gas matrix (interferent influence quantity);
⎯ temperature of the surrounding air (external influence quantity);
⎯ atmospheric pressure (external influence quantity); and
⎯ pressure of the gas sample (external influence quantity).
2.1.14
reference material
RM
material or substance for which one or more properties are sufficiently homogeneous and well established to
be used for the calibration and/or the validation of a measuring system
NOTE 1 Adapted from VIM:1993, 6.13 and ISO 11095:1996, 3.1.
NOTE 2 A reference material can be a pure or mixed gas, liquid or solid.
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ISO 9169:2006(E)
2.1.15
certified reference material
reference material, accompanied by a certificate, one or more of whose property values are certified by a
procedure which establishes traceability to an accurate realization of the unit in which the property values are
expressed, and for which each certified value is accompanied by an uncertainty at a stated level of confidence
[VIM:1993, 6.14]
2.1.16
basic state
specific state of an automatic measuring system for use as a base for the evaluation of actual states of the
automatic measuring system
NOTE 1 Adapted from ISO 11843-1:1997, 2.
NOTE 2 The use of a zero reference gas may establish the basic state. Very often in the air quality field, “zero
reference gas” is simply called “zero gas”.
2.1.17
span level
level of concentration in the upper range of testing
NOTE Usually, span level is at 80 % of the intended upper limit of measurement.
2.1.18
calibration
set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between the output of the
automatic measuring system and the corresponding value given by the applicable reference
NOTE 1 Adapted from VIM:1993, 6.11 and ISO 11095:1996, Clause 4.
NOTE 2 The result of a calibration permits either the assignment of values of measurands to the indications or the
determination of corrections with respect to indications.
NOTE 3 A calibration can also provide other metrological properties such as the effect of influence quantities.
NOTE 4 The result of a calibration should be recorded in a document, sometimes called a calibration certificate or a
calibration report.
NOTE 5 Calibration as defined here is different from a simple check, i.e. checking without any adjustment that the
automatic measuring system is still operating in the specified range. It is also different from a routine adjustment.
NOTE 6 The applicable reference can be a reference material (in the case of automatic ambient air quality measuring
systems) or a standard reference method (in the case of automatic emission measuring systems).
2.1.19
expanded uncertainty
quantity defining an interval about the result of a measurement that may be expected to encompass a large
fraction of the distribution of values that could reasonably be attributed to the measurand
[GUM:1995, 2.3.5]
NOTE The fraction may be viewed as the coverage probability or level of confidence of the interval.
2.1.20
linearity
maximum deviation between a linear calibration curve and the true value of the measurand, evaluated in
practice as the maximum lack of fit within the measuring range
NOTE See 2.2.9.
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2.1.21
memory effect
effect of previous values of the measurand on the current measurement results
2.1.22
parallel measurements
measurements by different measuring systems with sampling the same air over the same time period.
2.2 Performance characteristics
2.2.1
fall time
by convention, time taken for the output signal to pass from 90 % to 10 % of the initial output signal produced
by a reference material applied to the automatic measuring system, when the application of this reference
material is abruptly terminated to put the automatic measuring system in the basic state
NOTE For instruments where transient oscillations occur in approach to the final output signal, the 10 % of the initial
output signal is considered as reached when the oscillations in the vicinity of the final output signal fall to less than 10 % of
the initial output signal.
2.2.2
lag time
by convention, time taken for the output signal to reach 10 % of the final change in the output signal when a
step function is applied by applying a reference material to the automatic measuring system initially in the
basic state
2.2.3
rise time
by convention, time taken for the output signal to pass from 10 % to 90 % of the final change in the output
signal when a reference material is abruptly applied to the automatic measuring system initially in the basic
state.
NOTE For instruments where transient oscillations occur in approach to the final output signal, 90 % of the final
change is considered as reached when the oscillations fall to less than 10 % of the final change in the output signal
2.2.4
response time
time interval between the instant when a stimulus is subjected to a specified abrupt change and the instant
when the response reaches and remains within specified limits around its final stable value (VIM:1993, 5.17),
determined as the sum of the lag time and the rise time in the rising mode, and the sum of the lag time and
the fall time in the falling mode
2.2.5
repeatability
ability of an automatic measuring system to provide closely similar indications for repeated applications of the
same measurand under the same conditions of measurement
NOTE 1 Adapted from VIM:1993, 5.27.
NOTE 2 These conditions include:
⎯ same measurement procedure;
⎯ same measuring equipment used under the same conditions;
⎯ same location;
⎯ repetition over a short period of time.
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ISO 9169:2006(E)
NOTE 3 Repeatability can be expressed quantitatively in terms of the dispersion characteristics of the measurement
results of an automatic measuring system.
NOTE 4 The repeatability conditions selected in this International Standard are specified in Clause 6. These
specifications are aimed at providing the user with an evaluation of the maximum difference that can be found, with 95 %
statistical confidence, between two measurement results obtained:
⎯ from the same automatic measuring system;
⎯ operated according to the same operating procedures;
⎯ at the same measurement location and under the conditions prevailing at this location (either laboratory or field);
⎯ during a period of time short enough not to be sensitive to drift effects;
⎯ at different times during the period of unattended operation.
2.2.6
reproducibility
closeness of the agreement between the results of measurements of the same measurand carried out under
changed conditions of measurement
NOTE 1 Adapted from VIM:1993, 3.7.
NOTE 2 The changed conditions may include the measuring system but not the measurement procedure.
NOTE 3 Reproducibility may be expressed quantitatively in terms of the dispersion characteristics of the
measurements results of an automatic measuring system.
NOTE 4 The reproducibility conditions selected in this International Standard are specified in Clause 6. These
specifications are aimed at providing the user with an evaluation of the maximum difference that may be found, with 95 %
statistical confidence, between two measurement results obtained:
⎯ from two automatic measuring systems meeting the same specification;
⎯ operated according to the same specified operating procedures and each system being calibrated with its own
reference;
⎯ at the same measurement location and under the conditions prevailing at this location (either laboratory or field);
⎯ by parallel measurements during the same period of time;
⎯ spread over the period of unattended operation.
2.2.7
availability
fraction of the total time that the automatic measuring system is operational and for which valid measuring
data are available
2.2.8
drift
change over time of a metrological characteristic (generally an output quantity) of the measuring system
NOTE Adapted from VIM:1993, 5.16.
6 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 9169:2006(E)
2.2.9
lack of fit
systematic deviation, within the range of application, between the accepted value of a reference material
applied to the measuring system and the corresponding result of measurement produced by the measuring
system
NOTE 1 Lack of fit can be a function of the result of measurement.
NOTE 2 Since bias is considered as too specific and too difficult to be determined experimentally, the concept of lack
of fit is used in this document.
NOTE 3 See 2.1.20.
2.2.10
limit of detection
minimum value of the measurand for which the measuring system is not in the basic state, with a stated
probability
NOTE The limit of detection, also referred to as capability of detection, is defined by reference to the applicable basic
state. But it may be different from zero, for instance for oxygen measurement as well as when gas chromatographs are
used.
2.2.11
period of unattended operation
maximum interval of time for which the performance characteristics remains within a predefined range without
external servicing, e.g. refill, adjustment
3 Symbols and abbreviated terms
A availability
A intercept of the regression function applied in the drift test at the accepted value of the measurand
i
for each reference material RM
i
B drift at the accepted value of the measurand in reference material RM
i i
C accepted value of the measurand (concentration) in reference material RM
i i
C accepted value of the measurand (concentration) in reference material RM of the basic state
0 0
E residual (lack of fit) representing the difference between the accepted value C of RM and the
i i i
average Y of the results of measurement obtained by the measuring system for this reference
i
material
E relative value of residual E (relative lack of fit)
i,rel i
IS interfering substance in the sample applied to the measuring system
k concentration number of the interferent substance; level number of the influence quantity
m number of repetitions
n number of measurements
p number of reference materials
PI external influence quantity applied to the measuring system
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ISO 9169:2006(E)
r repeatability limit at 95 % confidence
0,95
R correlation factor
i
RM reference material
RM ith reference material having an accepted value C of the measurand with a known uncertainty
i i
RM reference material for the basic state having an accepted value C of the measurand with a known
0 0
uncertainty
s standard deviation associated with the average Y
0
0
s standard deviation representing the variability of the method
adj,i
s standard deviation of paired measurements
P
s standard deviation of repeatability
r
s repeatability standard deviation of the calibration method
r,cal
t time
t averaging time
av
t minimum averaging time
av,min
t fall time
fall
t lag time
lag
t response time
resp
t rise time
rise
t waiting time
wait
t Student's distribution at 95 % confidence, two-sided, number of degrees of freedom ν
ν, 0,95
X normal value of the external influence quantity applied to the automatic measuring system
PI,0
X kth value of the external influence quantity applied to the automatic measuring system
PI,k
X kth concentration of the interferent substance in the sample applied to the automatic measuring
IS,k
system
Y result of measurement; output signal
Y limit of detection
D
Y jth result of measurement obtained by the automatic measuring system by measuring the
i, j
measurand in RM over the averaging time
i
8 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 9169:2006(E)
Y jth result of measurement obtained by the automatic measuring system k by measuring the
i, j,k
measurand in RM over the averaging time
i
YX() result of measurement obtained by the automatic measuring system by measuring RM over the
i PI,0 i
averaging time with the external influence quantity being set at the normal value X
PI,0
YX() result of measurement obtained by the automatic measuring system by measuring RM over the
ikPI, i
averaging time with the external influence quantity being set at the value X
PI,k
YX() result of measurement obtained by the automatic measuring system by measuring RM over the
i IS,0 i
averaging time in the absence of the interferent substance
YX() result of measurement obtained by the automatic measuring system by measuring RM over the
ikIS, i
averaging time with a concentration X of the interferent substance
k
Y average of the results of measurement Y obtained by the automatic measuring system by
0 0, j
measuring the measurand in RM for basic state
0
Y average of the results of measurement Y
i i, j
α sensitivity coefficient of an interferent substance at concentration number k with the measurand at
i,k
concentration C
i
β sensitivity coefficient of an external influence quantity at level number k with the measurand at
i,k
concentration C
i
Γ intercept of the regression function applied in the lack of fit test
∆ slope of the regression function applied in the lack of fit test
4 Terms of reference of the test programme
For performing a test program according to this International Standard, the terms of reference are a key
element to be agreed upon, before starting the test program, between the client and the laboratory which
performs such test program. It specifies the client requirements and the corresponding test conditions. This
shall include at least:
⎯ a list of the performance characteristics to be determined, together with their associated data quality
objectives;
⎯ the measuring range over which the measuring system is to be tested;
⎯ the averaging time for field operation over which measurements shall be obtained under normal (or
envisaged) operation;
⎯ the averaging time for laboratory tests over which measurements shall be obtained under stable
laboratory conditions;
⎯ the number of complete automatic measuring system(s) to be tested and providing – for the purpose of
the test – the signal corresponding to the primary measurements results (as defined in 2.1.6).
Averaging time for field operation is the averaging time used by the automatic measuring system
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9169
Deuxième édition
2006-07-01
Qualité de l'air — Définition et
détermination de caractéristiques de
performance d'un système automatique
de mesurage
Air quality — Definition and determination of performance
characteristics of an automatic measuring system
Numéro de référence
ISO 9169:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 9169:2006(F)
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Termes et définitions. 1
2.1 Termes généraux . 1
2.2 Caractéristiques de performance. 5
3 Symboles et termes abrégés . 8
4 Cahier des charges du programme d’essais . 10
5 Caractéristiques de performance. 11
5.1 Exigences de base. 11
5.2 Caractéristiques de performance dans les conditions de laboratoire. 11
5.3 Caractéristiques de performance dans les conditions sur site. 12
6 Méthodes d’essai. 12
6.1 Exigences générales . 12
6.2 Exigences concernant le laboratoire d’essais. 13
6.3 Temps de réponse et temps de moyennage minimal dans des conditions stables de
laboratoire . 13
6.4 Répétabilité, défaut d’ajustement et limite de détection dans des conditions stables de
laboratoire . 15
6.5 Répétabilité de la méthode d’étalonnage spécifiée dans le cahier des charges dans des
conditions stables de laboratoire . 21
6.6 Dérive dans des conditions stables de laboratoire. 22
6.7 Coefficients de sensibilité de grandeurs d’influence interférentes dans des conditions
stables de laboratoire. 23
6.8 Sensibilité aux grandeurs d’influence externes dans des conditions stables de
laboratoire . 24
6.9 Écart-type de paires de mesurages dans les conditions sur site . 25
6.10 Dérive dans les conditions sur site . 26
6.11 Disponibilité dans les conditions sur site. 26
7 Rapport d’essai . 27
Annexe A (informative) Exemples . 28
Bibliographie . 33
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ISO 9169:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 9169 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air, sous-comité SC 4, Aspects
généraux.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 9169:1994), dont elle constitue une
révision technique, et l'ISO 6879:1995.
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ISO 9169:2006(F)
Introduction
Dans la présente Norme internationale, les systèmes automatiques de mesure de la qualité de l’air sont
considérés comme des boîtes noires fonctionnant selon des modes opératoires spécifiés décrits dans le
cahier des charges donné par le client au laboratoire qui effectue les essais visant à déterminer des
caractéristiques de performance choisies par le client pour chaque système automatique de mesure.
La présente Norme internationale spécifie des définitions et des méthodes pour déterminer les
caractéristiques de performance de systèmes automatiques de mesure de la qualité de l’air. Celles-ci sont
mentionnées pour la plupart des caractéristiques de performance dans des conditions stables de laboratoire
afin de disposer de données sur des caractéristiques clairement définies, basées sur des conditions
spécifiées qui peuvent être réglées et maintenues en laboratoire. Elles sont également données dans les
conditions sur site pour quelques caractéristiques de performance pour lesquelles les essais sur site
apportent des informations complémentaires pertinentes.
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NORME INTERNATIONALE ISO 9169:2006(F)
Qualité de l'air — Définition et détermination de caractéristiques
de performance d'un système automatique de mesurage
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale fournit des définitions et spécifie des méthodes pour déterminer les
caractéristiques de performance d’un système automatique de mesure de la qualité de l’air identifié. Les
essais sont effectués dans des conditions stables de laboratoire ou sur site. Le système automatique de
mesure est considéré comme une boîte noire fonctionnant selon des modes opératoires spécifiés.
La présente Norme internationale s’applique aux systèmes de mesure pour lesquels les informations
suivantes sont disponibles:
⎯ une description du système automatique de mesure qui fournit le résultat du mesurage dans l’unité
physique du mesurande;
⎯ les modes opératoires du système automatique de mesure y compris, le cas échéant, les modes
opératoires d’ajustage de routine, de vérification de routine et d’étalonnage;
⎯ le cahier des charges pour le programme d’essais spécifiant les exigences du client et les conditions
d’essai.
La présente Norme internationale s’applique aux systèmes de mesure pour lesquels il est possible d’appliquer
plusieurs matériaux de référence ayant des valeurs acceptées dont l’incertitude du mesurande est connue,
dans la plage d’application.
La présente Norme internationale ne spécifie pas le nombre de systèmes automatiques de mesure à
soumettre à essai.
NOTE 1 Le nombre de systèmes automatiques de mesure est spécifié par le client dans le cahier des charges.
NOTE 2 La liste des caractéristiques de performance dans le présent document est limitée. Des caractéristiques de
performance supplémentaires peuvent être spécifiées par le client dans le cahier des charges, le cas échéant.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent. Les définitions tirées du
[1]
VIM sont généralement conservées identiques. Quelques définitions sont adaptées du VIM pour tenir
compte des formulations spécifiques de la présente Norme internationale.
2.1 Termes généraux
2.1.1
système de mesure
ensemble complet d’instruments de mesure et d’autres équipements avec des modes opératoires permettant
d’effectuer des mesurages spécifiés relatifs à la qualité de l’air
NOTE 1 Adapté du VIM:1993, 4.5.
NOTE 2 En général, un système de mesure couvre les différentes étapes du processus de mesurage telles que le
prélèvement de l’échantillon, la quantification analytique, etc.
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ISO 9169:2006(F)
2.1.2
système automatique de mesure
AMS
système de mesure interagissant avec l’air examiné, et renvoyant un signal de sortie proportionnel à l’unité
physique du mesurande pendant un fonctionnement sans intervention
NOTE L’air comprend par exemple l’air ambiant et les émissions.
2.1.3
système automatique de mesure continu
système automatique de mesure fournissant un signal continu suite à une interaction continue avec la masse
d’air examinée
2.1.4
système automatique de mesure discontinu
système automatique de mesure fournissant une série de signaux de sortie discrets
NOTE Chacun de ces signaux discrets correspond au temps de moyennage pour un fonctionnement sur site spécifié
dans le cahier des charges.
2.1.5
ajustage
〈système automatique de mesure〉 opération destinée à amener un système automatique de mesure à un état
de fonctionnement convenant à son utilisation
NOTE 1 Adapté du VIM:1993, 4.30.
NOTE 2 Un ajustage peut être automatique, semi-automatique ou manuel.
2.1.6
résultat primaire de mesurage
résultat de mesurage produit par un système automatique de mesure qui mesure le mesurande sur la plus
courte période de temps pour laquelle des mesurages valides peuvent être obtenus et utilisés par le système
automatique de mesure pour calculer le résultat de mesurage sur la période de moyennage spécifiée pour un
fonctionnement en routine sur site du système automatique de mesure
NOTE Pour un système automatique de mesure continu, les résultats primaires de mesurage sont généralement
obtenus pour des périodes de 1 s à 100 s, alors que le temps de moyennage type est de 1 h pour les mesurages d’air
ambiant et de 30 min pour les mesurages d’émissions. Pour un système automatique de mesure discontinu, un résultat
primaire de mesurage est généralement obtenu pour un cycle de quelques minutes.
2.1.7
intervalle de temps pour le résultat primaire de mesurage
période de temps la plus courte pour laquelle des mesurages valides peuvent être obtenues et utilisés par le
système automatique de mesure pour calculer le résultat de mesurage sur la période de moyennage spécifiée
pour un fonctionnement de routine du système automatique de mesure
2.1.8
temps de moyennage
intervalle de temps minimal égal à un nombre donné de temps de réponse
NOTE Voir 6.3.1.
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ISO 9169:2006(F)
2.1.9
temps de moyennage pour un fonctionnement sur site
intervalle de temps utilisé par le système automatique de mesure pour produire les résultats des mesurages
de routine dans les conditions sur site de routine
NOTE 1 Une demi-heure pour des mesurages d’émissions et une heure pour des mesurages d’air ambiant sont des
exemples de temps de moyennage pour un fonctionnement sur site.
NOTE 2 Le temps de moyennage pour un fonctionnement sur site peut être trop long pour être utilisé pendant des
essais en laboratoire. Par conséquent, un temps de moyennage pour essai en laboratoire (2.1.10) est défini et spécifié.
2.1.10
temps de moyennage pour essai en laboratoire
intervalle de temps utilisé pour l’essai en laboratoire et spécifié de sorte
⎯ que la durée de l’essai soit limitée, pour réduire l’éventuel effet de dérive pendant l’essai ainsi que le coût
de l’essai;
⎯ que toutes les conditions et influences puissent être considérées constantes dans des conditions stables
de laboratoire (par exemple effets de dérive négligeables);
⎯ que le nombre de résultats primaires de mesurage acquis pendant le temps de moyennage soit égal au
nombre de résultats primaires de mesurage acquis pendant le temps de moyennage prévu pour un
fonctionnement en routine sur site.
NOTE Voir 6.4.1.
2.1.11
mesurande
grandeur particulière soumise à mesurage
[VIM:1993, 2.6]
NOTE Dans le domaine de la qualité de l’air, le mesurande est, par exemple, la concentration massique de matières
particulaires ou de SO dans l’air.
2
2.1.12
interférent
substance présente dans la masse d’air examinée, différente du mesurande, qui a un effet sur la réponse
2.1.13
grandeur d’influence
grandeur qui n’est pas le mesurande mais qui a un effet sur le résultat du mesurage (VIM:1993, 2.7), pouvant
être soit une grandeur d’influence interférente (à savoir la concentration d’une substance dans l’air examiné
qui n’est pas le mesurande) soit une grandeur d’influence externe (à savoir une grandeur qui n’est ni le
mesurande ni la concentration d’une substance dans la masse d’air examinée)
EXEMPLE Des exemples incluent:
⎯ présence de gaz interférents dans la matrice d’effluents gazeux (grandeur d’influence interférente);
⎯ température de l’air environnant (grandeur d’influence externe);
⎯ pression atmosphérique (grandeur d’influence externe); et
⎯ pression de l’échantillon de gaz (grandeur d’influence externe).
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ISO 9169:2006(F)
2.1.14
matériau de référence
RM
matériau ou substance dont une ou plusieurs propriétés sont suffisamment homogènes et bien établies pour
être utilisées pour l’étalonnage et/ou la validation d’un système de mesure
NOTE 1 Adapté du VIM:1993, 6.13 et de l’ISO 11095:1996, 3.1
NOTE 2 Un matériau de référence peut se présenter sous la forme d’un gaz, d’un liquide ou d’un solide pur ou
mélangé.
2.1.15
matériau de référence certifié
matériau de référence, accompagné d’un certificat, dont une ou plusieurs valeurs des propriétés sont
certifiées par un mode opératoire qui établit son raccordement à une réalisation exacte de l’unité dans
laquelle les valeurs de propriété sont exprimées, et pour laquelle chaque valeur certifiée est accompagnée
d’une incertitude à un niveau de confiance indiqué
[VIM:1993, 6.14]
2.1.16
état de base
état spécifique d’un système automatique de mesure à utiliser comme base pour l’évaluation des états réels
du système automatique de mesure
NOTE 1 Adapté de l'ISO 11843-1:1997, 2.
NOTE 2 L’utilisation d’un gaz de référence zéro peut établir l’état de base. Dans le domaine de la qualité de l’air, le
«gaz de référence zéro» est très souvent appelé simplement «gaz de zéro».
2.1.17
niveau du gain
niveau de concentration dans la partie supérieure de l’étendue d’essai
NOTE La concentration du gaz de gain est généralement à 80 % de la limite supérieure de mesurage prévue.
2.1.18
étalonnage
ensemble des opérations qui établissent, dans des conditions spécifiées, la relation entre la sortie du système
automatique de mesure et la valeur correspondante fournie par la référence applicable
NOTE 1 Adapté du VIM:1993, 6.11 et de l’ISO 11095:1996, Article 4.
NOTE 2 Le résultat d’un étalonnage permet soit l’attribution de valeurs de mesurandes aux indications soit la
détermination de corrections quant à ces indications.
NOTE 3 Un étalonnage peut également fournir d’autres propriétés métrologiques telles que l’effet de grandeurs
d’influence.
NOTE 4 Il convient que le résultat d’un étalonnage soit consigné dans un document, appelé parfois certificat
d’étalonnage ou rapport d’étalonnage.
NOTE 5 L’étalonnage tel que défini ici est différent d’une simple vérification, à savoir un contrôle sans aucun ajustage
que le système automatique de mesure fonctionne encore dans l’étendue de mesure spécifiée. Il est également différent
d’un ajustage de routine.
NOTE 6 La référence applicable peut être un matériau de référence (en cas de systèmes automatiques de mesure de
la qualité de l’air) ou une méthode de référence normalisée (en cas de systèmes automatiques de mesure des émissions).
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ISO 9169:2006(F)
2.1.19
incertitude élargie
grandeur définissant un intervalle, autour du résultat d’un mesurage, dont on puisse s’attendre à ce qu’il
comprenne une fraction élevée de la distribution des valeurs qui pourraient être attribuées raisonnablement
au mesurande
[GUM:1995, 2.3.5]
NOTE La fraction peut être considérée comme la probabilité ou le niveau de confiance de l’intervalle.
2.1.20
linéarité
écart maximal entre une courbe d’étalonnage linéaire et la valeur vraie du mesurande, évalué en pratique
comme le défaut d’ajustement maximal dans l’étendue de mesure
NOTE Voir la définition 2.2.9.
2.1.21
effet mémoire
effet de valeurs précédentes du mesurande sur les résultats des mesurages actuels
2.1.22
mesurages en parallèle
mesurages par différents systèmes de mesure prélevant le même air sur la même période
2.2 Caractéristiques de performance
2.2.1
temps de descente
par convention, temps mis par le signal de sortie pour passer de 90 % à 10 % du signal de sortie initial produit
par un matériau de référence appliqué au système automatique de mesure, lorsqu’une fonction échelon est
appliquée en mettant fin à l’application du matériau de référence pour mettre le système automatique de
mesure à l’état de base
NOTE Pour des instruments où se produisent des oscillations transitoires à l’approche du signal de sortie final, les
10 % du signal de sortie initial sont considérés comme atteints lorsque les oscillations à proximité du signal de sortie final
chutent à moins de 10 % du signal de sortie initial.
2.2.2
temps mort
par convention, temps mis par le signal de sortie pour atteindre 10 % de la variation finale du signal de sortie
lorsqu’une fonction échelon est appliquée en appliquant un matériau de référence au système automatique de
mesure, initialement à l’état de base
2.2.3
temps de montée
par convention, temps mis par le signal de sortie pour passer de 10 % à 90 % de la variation finale du signal
de sortie lorsqu’une fonction échelon est appliquée en appliquant un matériau de référence au système
automatique de mesure, initialement à l’état de base
NOTE Pour des instruments où se produisent des oscillations transitoires à l’approche du signal de sortie final, les
90 % de la variation finale sont considérés comme atteints lorsque les oscillations chutent à moins de 10 % de la variation
finale du signal de sortie.
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ISO 9169:2006(F)
2.2.4
temps de réponse
intervalle entre l’instant où un signal d’entrée est soumis à un changement brusque spécifié et le moment où
le signal de sortie atteint dans des limites spécifiées sa valeur finale en régime établi et s’y maintient
(VIM:1993, 5.17), déterminé comme la somme du temps mort et du temps de montée en mode montée, et la
somme du temps mort et du temps de descente en mode descente
2.2.5
répétabilité
aptitude d’un système automatique de mesure à donner des indications très voisines lors de l’application
répétée du même mesurande dans les mêmes conditions de mesure
NOTE 1 Adaptée du VIM:1993, 5.27.
NOTE 2 Ces conditions comprennent:
⎯ le même mode opératoire de mesure;
⎯ le même équipement de mesure utilisé dans les mêmes conditions;
⎯ le même lieu;
⎯ la répétition sur une période de courte durée.
NOTE 3 La répétabilité peut être exprimée quantitativement en termes de caractéristiques de dispersion des résultats
de mesurage d’un système automatique de mesure.
NOTE 4 Les conditions de répétabilité choisies dans la présente norme sont spécifiées à l’Article 6 et visent à fournir à
l’utilisateur des résultats de mesurage une évaluation de la différence maximale pouvant être observée, avec une
confiance statistique de 95 %, entre deux résultats de mesurage obtenus:
⎯ à partir du même système automatique de mesure;
⎯ fonctionnant selon les mêmes modes opératoires;
⎯ dans le même lieu de mesurage et dans les conditions régnant en ce lieu (en laboratoire ou sur site);
⎯ pendant une période de temps suffisamment courte pour ne pas être sensible aux effets de dérive;
⎯ étalés sur la période de fonctionnement sans intervention.
2.2.6
reproductibilité
étroitesse de l’accord entre les résultats des mesurages du même mesurande effectués dans des conditions
de mesurage modifiées
NOTE 1 Adaptée du VIM:1993, 3.7.
NOTE 2 Les conditions modifiées peuvent inclure le système de mesure mais non le mode opératoire de mesure.
NOTE 3 La reproductibilité peut être exprimée quantitativement en termes de caractéristiques de dispersion des
résultats de mesurage d’un système automatique de mesure.
NOTE 4 Les conditions de reproductibilité choisies dans la présente norme sont spécifiées à l’Article 6 et visent à
fournir à l’utilisateur des résultats de mesurage une évaluation de la différence maximale pouvant être observée, avec une
confiance statistique de 95 %, entre deux résultats de mesurage obtenus:
⎯ à partir de deux systèmes automatiques de mesure répondant à la même spécification;
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⎯ fonctionnant selon les mêmes modes opératoires spécifiés, chaque système étant étalonné avec sa propre
référence;
⎯ dans le même lieu de mesurage et dans les conditions régnant en ce lieu (en laboratoire ou sur site);
⎯ par des mesurages parallèles pendant la même période de temps;
⎯ étalés sur la période de fonctionnement sans intervention.
2.2.7
disponibilité
fraction du temps total pendant laquelle le système automatique de mesure est opérationnel et pour laquelle
des données de mesurage valides sont disponibles
2.2.8
dérive
variation dans le temps d’une caractéristique métrologique (généralement une grandeur de sortie) du système
de mesure
NOTE Adapté du VIM:1993, 5,16.
2.2.9
défaut d’ajustement
écart systématique, dans l’étendue de l’application, entre la valeur acceptée d’un matériau de référence
appliqué au système de mesure et le résultat de mesurage correspondant produit par le système de mesure
NOTE 1 Le défaut d’ajustement peut être fonction du résultat de mesurage.
NOTE 2 Puisque l’erreur de justesse est considérée trop spécifique et trop difficile à déterminer expérimentalement, le
concept de défaut d’ajustement est utilisé dans le présent document.
NOTE 3 Voir 2.1.20
2.2.10
limite de détection
valeur minimale du mesurande pour laquelle le système de mesure n’est pas à l’état de base, avec une
probabilité donnée
NOTE La limite de détection, aussi appelée capacité de détection, est définie par référence à l’état de base
applicable. Toutefois, elle peut être différente de zéro, par exemple pour le mesurage d’oxygène ainsi qu’en cas
d’utilisation d’un chromatographe en phase gazeuse.
2.2.11
période de fonctionnement sans intervention
intervalle de temps maximal pendant lequel les caractéristiques de performance restent dans les limites d’une
plage prédéfinie sans entretien extérieur, par exemple remplissage, ajustage
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ISO 9169:2006(F)
3 Symboles et termes abrégés
A disponibilité
A ordonnée à l’origine de la fonction de régression appliquée dans l’essai de dérive à la valeur
i
acceptée du mesurande pour chaque matériau de référence RM
i
B dérive à la valeur acceptée du mesurande dans le matériau de référence RM
i i
C valeur acceptée du mesurande dans le matériau de référence RM
i i
C valeur acceptée du mesurande dans le matériau de référence RM pour l’état de base
0 0
E résidu (défaut d’ajustement) représentant la différence entre la valeur acceptée C de RM et la
i i i
moyenne Y des résultats de mesurage obtenus par le système de mesure pour ce matériau de
i
référence
E valeur relative du résidu E (défaut d’ajustement relatif)
i,rel
i
IS substance interférente dans l’échantillon appliquée au système de mesure
k numéro de concentration de la substance interférente; numéro de niveau de la grandeur
d’influence
m nombre de répétitions
n nombre de mesurages
p nombre de matériaux de référence
PI grandeur d’influence externe appliquée au système de mesure
r limite de répétabilité à 95 % de confiance
0,95
R facteur de corrélation
i
RM matériau de référence
ème
RM i matériau de référence ayant une valeur acceptée C du mesurande avec une incertitude
i i
connue
RM matériau de référence pour l’état de base ayant une valeur acceptée C du mesurande avec une
0 0
incertitude connue
s écart-type associé à la moyenne Y
0 0
s écart-type représentant la variabilité de la méthode
adj,i
s écart-type de paires de mesurages
P
s écart-type de répétabilité
r
s répétabilité de la méthode d’étalonnage spécifiée dans le cahier des charges
r,cal
t temps
t temps de moyennage
av
t temps de moyennage minimal
av,min
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ISO 9169:2006(F)
t temps de descente
fall
t temps mort
lag
t temps de réponse
resp
t temps de montée
rise
t temps d’attente
wait
t facteur bilatéral de Student à 95 % de confiance, nombre de degrés de liberté v
v, 0,95
X valeur normale de la grandeur d’influence externe appliquée au système automatique de mesure
PI,0
ième
X k valeur de la grandeur d’influence externe appliquée au système automatique de mesure
PI,k
ième
X k concentration de la substance interférente dans l’échantillon appliquée au système
IS,k
automatique de mesure
Y résultat de mesurage; signal de sortie
Y limite de détection
D
ième
Y j résultat de mesurage obtenu par le système automatique de mesure en mesurant le
ij,
mesurande dans RM pendant le temps de moyennage
i
ième
Y j résultat de mesurage obtenu par le système automatique de mesure k en mesurant le
ij,,k
mesurande d
...
Questions, Comments and Discussion
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